濕陷性黃土地基相關(guān)問題探討

孫 戈 宇

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 長治 046000)

濕陷性黃土地基相關(guān)問題探討

孫 戈 宇

(山西省第二建筑設(shè)計(jì)院，山西 長治 046000)

分析了新近堆積黃土濕陷系數(shù)的取值問題，探討了濕陷性黃土的地基處理技術(shù)，著重對濕陷性黃土場地中自重濕陷量的現(xiàn)場實(shí)測值與室內(nèi)試驗(yàn)計(jì)算值不一致的問題作了研究，最終得出了一些有意義的結(jié)論。

濕陷性黃土，問題，系數(shù)，地基處理

濕陷性黃土作為建(構(gòu))筑物地基土?xí)r,應(yīng)對其性狀進(jìn)行分析研究，準(zhǔn)確判定地基濕陷類型、等級，根據(jù)建筑物規(guī)模、濕陷場地情況等采取相應(yīng)的處理措施。

1 新近堆積黃土濕陷系數(shù)取值問題

與一般的濕陷性黃土相比，新近堆積黃土由于堆積年代短而使土的性質(zhì)有較大的差別。主要表現(xiàn)在地基土承載力較低、壓縮性和濕陷性較大等方面。

在同等條件下，一般濕陷性黃土濕陷系數(shù)隨著壓力的增加而增大(即濕陷系數(shù)隨壓力增加呈單調(diào)遞增)；新近堆積黃土濕陷系數(shù)與壓力的關(guān)系：隨著壓力的增加，濕陷系數(shù)增大，達(dá)到某一峰值后，隨著壓力的繼續(xù)增大，濕陷系數(shù)逐漸減小(即濕陷系數(shù)與壓力曲線呈上凸形)，而且峰值壓力一般較小，大都位于50 kPa～150 kPa之間。

工程實(shí)例：某工程為6層住宅樓，基礎(chǔ)埋深為地表下2.0 m?？辈熘型诰蛱骄疃葹?.0 m，所取探井土樣的各級壓力下濕陷系數(shù)見表1。

表1 各級壓力下濕陷系數(shù)表

1)取200 kPa壓力下濕陷系數(shù)計(jì)算濕陷量為(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：Δs1=1.5×(0.047×0.4+0.043×1.0+0.040×1.0+0.035×1.0+0.030×1.0+0.036×0.6)+1.0×0.036×0.4=0.297 m=297 mm。

2)取峰值壓力下濕陷系數(shù)計(jì)算濕陷量為(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：Δs2=1.5×(0.085×0.4+0.074×1.0+0.072×1.0+0.068×1.0+0.058×1.0+0.036×0.6)+1.0×0.036×0.4=0.505 8 m=505.8 mm。

在濕陷量的計(jì)算中，對一般濕陷性黃土通常取200 kPa壓力下濕陷系數(shù)。由上述計(jì)算可知，對于新近堆積黃土采用200 kPa壓力下濕陷系數(shù)與采用峰值濕陷系數(shù)，濕陷量的計(jì)算結(jié)果有較大的差別，地基的濕陷等級可能由Ⅰ級(輕微)變?yōu)棰蚣?中等)，從而對地基土處理厚度、對工程造價帶來較大的影響。因此在濕陷性黃土的地基勘察中，首先應(yīng)根據(jù)黃土的堆積環(huán)境、顏色、結(jié)構(gòu)、包含物及相應(yīng)的判別式進(jìn)行判定是否為新近堆積黃土，然后再采用相應(yīng)的濕陷系數(shù)計(jì)算濕陷量；否則可能使工程中的地基處理存在著較大的安全隱患，尤其對低層建筑(基底接觸壓力較小時，如50 kPa～150 kPa時)，影響更為明顯。

2 濕陷性黃土地基處理問題

A工程為2層辦公樓，磚混結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為地表以下2.5 m，丙類建筑?？辈熘型诰蛱骄疃葹?.0 m，探井所取土樣濕陷性見表2(本場地土為一般濕陷性土，濕陷系數(shù)為200 kPa壓力下的取值)。

表2 探井土樣濕陷性表(A工程)

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知本場地?zé)o自重濕陷，濕陷量計(jì)算(濕陷量自地表以下2.5 m算起)：Δs1=1.5×(0.030×0.9+0.015×1.0)=0.063 m=63 mm。

B工程為6層住宅樓，磚混結(jié)構(gòu)，筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深為地表以下2.0 m，丙類建筑。勘察中探井深度為7.0 m，探井所取土樣濕陷性見表3(本場地土為一般濕陷性土，濕陷系數(shù)為200 kPa壓力下的取值)。

表3 探井土樣濕陷性表(B工程)

自重濕陷量計(jì)算：Δzs1=0.5×(0.020×1.0+0.019×1.0+0.017×1.0+0.023×1.0)=0.039 5 m=39.5 mm。

濕陷量計(jì)算(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：Δs1=1.5×(0.040×0.4+0.058×1.0+0.04×1.0+0.045×1.0+0.039×1.0)=0.297 m=297 mm。

依據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范第4.47條判定：A，B工程地基的濕陷等級均為Ⅰ級(輕微)非自重濕陷性場地。依據(jù)GB 50025—2004第6.1.5條，當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃墳棰窦墪r，對多層建筑，地基處理厚度不應(yīng)小于1 m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100 Pa。

A，B工程的地基處理按規(guī)范均需進(jìn)行換填處理，且厚度均不應(yīng)小于1 m。根據(jù)工程實(shí)際規(guī)模，濕陷性土層的濕陷系數(shù)大小，濕陷起始壓力，總濕陷量的大小分析。A工程雖為Ⅰ級地基，但地上僅為2層，濕陷起始壓力較大，總濕陷量較小(僅為63 mm)，按規(guī)范要求換填1 m厚土層，顯然安全度較大。B工程盡管為Ⅰ級地基，但地上為6層，濕陷起始壓力較小，總濕陷量較大(為297 mm，接近Ⅱ級濕陷性場地)。按規(guī)范要求，當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃墳棰蚣墪r，在非自重濕陷性黃土場地，對多層建筑，地基處理的厚度不宜小于2 m，且下部未處理濕陷性黃土層的濕陷起始壓力值不宜小于100 kPa。按規(guī)范要求換填1 m厚土層，與Ⅱ級場地處理要求差距較大，顯然存在安全隱患。

通過以上對比，作者認(rèn)為依據(jù)工程規(guī)模、地基土濕陷情況，A工程換填厚度宜適當(dāng)減小，而B工程換填厚度應(yīng)適當(dāng)增大。

3 濕陷性黃土場地中，自重濕陷量的現(xiàn)場實(shí)測值與室內(nèi)試驗(yàn)計(jì)算值不一致的問題

1)工程概況。某電廠住宅樓工程，長60 m，寬13 m，地上6層，地下1層，磚混結(jié)構(gòu)。筏板基礎(chǔ)，場地整平標(biāo)高100.00 m(假定標(biāo)高)，基礎(chǔ)埋深2.0 m，基礎(chǔ)底面標(biāo)高98.00 m。

2)場地、地形、地貌、地層巖性特征及成因類型。擬建場地地形基本平坦，各勘探點(diǎn)地面標(biāo)高介于99.50 m～100.30 m之間。地貌單元為河流河漫灘后緣至山前沖積平原過渡帶。地基土構(gòu)成及特征如下：

3)場地地下水。該場地地下水類型為第四系松散巖類孔隙淺水。靜止水位埋深約為16.8 m～17.5 m，水位標(biāo)高為93.3 m～93.9 m。

4)場地濕陷性。該工程勘察中共布置探井2個，深度均為10.0 m，TJ1孔口標(biāo)高99.90 m，TJ2孔口標(biāo)高100.30 m。各探井土工試驗(yàn)成果見表4。

a.自重濕陷量計(jì)算：TJ1:Δzs1=0.5×(0.036×1.0+0.019×1.0+0.018×1.0+0.022×1.0+0.029×1.0+0.025×1.0+0.020×1.0+0.016×1.0)=0.092 5 m=92.5 mm。

TJ2：Δzs2=0.5×(0.017×1.0+0.020×1.0+0.018×1.0+0.016×1.0+0.025×1.0+0.030×1.0+0.028×1.0+0.020×1.0+0.015×1.0)=0.085 5 m=85.5 mm。

b.濕陷量計(jì)算(濕陷量自地表以下2.0 m算起)：TJ1：Δs1=1.5×(0.136×0.7+0.064×1.0+0.040×1.0+0.047×1.0+0.048×1.0+0.037×0.3)+1.0×(0.037×0.70+0.021×1.0+0.017×1.0)=0.521 85 m=521.85 mm。

TJ2：Δs2=1.5×(0.064×0.3+0.062×1.0+0.046×1.0+0.056×1.0+0.060×1.0+0.049×0.7)+1.0×(0.049×0.30+0.026×1.0+0.016×1.0)=0.472 95 m=472.95 mm。

表4 各探井土工試驗(yàn)成果表

根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范第4.47條，該場地地基的濕陷等級為Ⅱ級自重濕陷性黃土場地。

c.相關(guān)問題探討。該場地在電廠主體結(jié)構(gòu)勘察中，為了準(zhǔn)確了解自重濕陷量，在現(xiàn)場進(jìn)行了試坑浸水試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果自重濕陷量實(shí)測值小于70 mm，判定地基濕陷等級為Ⅱ級非自重濕陷場地。在同一地貌單元的同一場地，不同的濕陷類型存在的原因：第一，與室內(nèi)黃土壓縮試驗(yàn)相比，現(xiàn)場試坑浸水試驗(yàn)中土體的吸水程度小于室內(nèi)試驗(yàn)。首先由于受到土體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、孔隙等因素的影響，浸水后現(xiàn)場地基土的飽和度小于室內(nèi)試驗(yàn)飽和度。其次，由于土層垂直滲透性的影響，現(xiàn)場試坑浸水試驗(yàn)中，地基土深部土層含水量的增量小于淺部土層；而在室內(nèi)試驗(yàn)中，由于人為干預(yù)，不存在上述因素，也即各土樣均可達(dá)到飽和狀態(tài)。第二，地基土中存在卵石、圓礫、砂土等透鏡體或薄層，在現(xiàn)場試坑浸水試驗(yàn)中，這些成分不存在濕陷的問題。而在室內(nèi)黃土壓縮試驗(yàn)中，不存在不可壓縮的卵石，圓礫等成分，均為壓縮的粉土或粘性土，因此其濕陷量應(yīng)大于現(xiàn)場試驗(yàn)；在自重濕陷量及濕陷量的計(jì)算中，土層厚度未去除，不濕陷的卵石、圓礫等成分的厚度，因此使計(jì)算值大于實(shí)測值。第三，黃土濕陷量計(jì)算中，所取濕陷系數(shù)為最大值，且修正系數(shù)與現(xiàn)場試坑浸水試驗(yàn)有一定差異。

通過上述對比分析，作者認(rèn)為通過室內(nèi)試驗(yàn)判定黃土地基的濕陷等級不會小于現(xiàn)場試驗(yàn)實(shí)測值，這對工程安全是有利的，是有一定安全儲備的。

4 結(jié)語

1)新近堆積黃土濕陷量計(jì)算中，濕陷系數(shù)應(yīng)取峰值。

2)濕陷性黃土場地地基處理中，換土墊層的厚度應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、濕陷量大小等因素綜合確定。

3)通過室內(nèi)試驗(yàn)計(jì)算判別黃土地基的濕陷等級，對工程安全有利，有一定安全儲備。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009版)[S].

[2] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[4] 常土驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

Inquiry on relevant collapsible loose foundation issues

Sun Geyu

(Shanxi2ndBuildingDesignInstitute,Changzhi046000,China)

The thesis analyzes new loess collapsibility coefficient valuing issue, explores collapsible loose foundation treatment technology, mainly studies the inconformity of in-situ measurement value and indoor testing calculation value of self-weight collapsible amount in collapsible loose field, and finally draws some meaningful conclusions.

collapsible loose, problem, coefficient, foundation treatment

2015-04-06

孫戈宇(1970- )，女，工程師

1009-6825(2015)17-0051-03

TU475.3

A